提升聚酯鋼化棕絲骨架材料在V帶應(yīng)用效果的研究

劉士鐸，陳云

（1.辛集金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052360；2.貝爾特橡塑制品有限公司，江蘇 丹陽(yáng) 212353）

提升聚酯鋼化棕絲骨架材料在V帶應(yīng)用效果的研究

劉士鐸1，陳云2

（1.辛集金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052360；2.貝爾特橡塑制品有限公司，江蘇 丹陽(yáng) 212353）

通過(guò)選擇使用高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩作為V帶骨架強(qiáng)力層材料來(lái)提升V帶性能：在V帶底膠膠料中采用能改善底膠耐熱性能和模量穩(wěn)定性能的助硫化體系與高模量聚酯鋼化棕絲性能相匹配；添加抗疲勞劑和抗撕裂樹(shù)脂的耐疲勞體系提高V帶的抗疲勞和抗斷裂性能；添加動(dòng)態(tài)黏合體系增加聚酯鋼化棕絲線繩在V帶使用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)黏合性能；采用在V帶浸布膠中添加耐磨劑提高V帶耐磨性能等措施提升和體現(xiàn)使用高模量低收縮聚酯鋼化棕絲骨架材料的技術(shù)優(yōu)異性能；在V帶生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)工藝管理控制保證V帶質(zhì)量穩(wěn)定性能，體現(xiàn)應(yīng)用聚酯鋼化棕絲的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

高模量；低收縮；鋼化；棕絲；骨架材料；動(dòng)態(tài)疲勞劑；耐疲勞

隨著V帶制造技術(shù)水平的不斷提高,生產(chǎn)廠家為了提升V帶的質(zhì)量水平,采用技術(shù)比較先進(jìn)的高模低縮聚酯鋼化棕絲作為V帶骨架強(qiáng)力層材料,代替普遍使用的聚酯線繩。鋼化棕絲對(duì)比聚酯線繩有較高模量和低收縮性能及優(yōu)異的黏合性能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，作為V帶的骨架材料更能保證V帶在疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變形?。簧鸁岬?；線繩與膠料黏合穩(wěn)定性好，這樣極大地提升了V帶使用壽命和質(zhì)量水平。為了充分保證體現(xiàn)這一新材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì),首先相應(yīng)的V帶底膠模量要同聚酯鋼化棕絲的高模性能相匹配，高模量的底膠能保持穩(wěn)定,這樣能避免出現(xiàn)V帶底膠在使用過(guò)程中不過(guò)早出現(xiàn)的斷裂現(xiàn)象或底膠膠料由于生熱快，升熱高,從而變軟,導(dǎo)致底膠模量降低,起不到支撐高模量骨架強(qiáng)力層作用的現(xiàn)象,導(dǎo)致V帶使用壽命降低，使用聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)完全體現(xiàn)不出來(lái)的情況。其次加強(qiáng)V帶伸緩膠黏合體系，保證聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的動(dòng)態(tài)黏合性能。另外，增加V帶浸布膠的耐磨性能，才能提高V帶疲勞壽命。只有延長(zhǎng)V帶使用壽命,才能體現(xiàn)出采用新技術(shù)材料能極大地提高V帶疲勞壽命性能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。最后，工藝管理控制是體現(xiàn)聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料技術(shù)優(yōu)勢(shì)的保證。以此問(wèn)題為研究課題,在V帶底膠、伸緩層膠和浸布膠配方上做了一些試驗(yàn)。在此拋磚引玉,歡迎指正!

1　實(shí)驗(yàn)

1.1主要原材料

聚酯鋼化棕絲，山東威海天乘滑輪特種帶芯有限公司產(chǎn)品；1100dtex/3×3型普通聚酯線繩，浙江尤夫高新纖維股份有限公司產(chǎn)品；抗硫化返原劑TDB680、硅粉B-66和動(dòng)態(tài)黏合疲勞劑LP-600，安徽阜陽(yáng)利普化工有限公司產(chǎn)品；無(wú)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑JC-069，江蘇玖川納米科技有限公司產(chǎn)品；耐磨劑JTH-315是通用型聚四氟乙烯（PTFE）超微粉經(jīng)特殊工藝加工而成的低分子量微粉，浙江衢州萬(wàn)能達(dá)科技有限公司產(chǎn)品。

1.2主要儀器和設(shè)備

JPL型多功能電子拉力機(jī)和JC-4001型V帶疲勞機(jī)，江都市精城測(cè)試儀器廠產(chǎn)品；WPL-100型橡膠疲勞龜裂試驗(yàn)機(jī)，WML-76型阿克隆磨耗試驗(yàn)機(jī)，揚(yáng)州天發(fā)試驗(yàn)機(jī)械有限公司產(chǎn)品。

1.3制備工藝

底膠按配方混煉均勻，停放后擠出成相應(yīng)規(guī)格的膠條。聚酯線繩浸膠漿后纏繞，切割成帶坯，上底膠，包浸膠包布，硫化后制成V帶成品（V帶試驗(yàn)采用B型，長(zhǎng)1 600 mm）。

1.4試驗(yàn)方法

線繩抽出粘合性能測(cè)試按照GB/T 3688—1998進(jìn)行，V帶疲勞性能測(cè)試按照GB/T 15328—2009進(jìn)行，V帶物理性能測(cè)試按照GB/T 1171—2006進(jìn)行；橡膠粘合剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法按GB/T532—2008《硫化橡膠與織物粘合強(qiáng)度的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定；硫化橡膠屈撓測(cè)試按GB/T13934—2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。其它性能測(cè)試均按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2　結(jié)果與討論

2.1聚酯鋼化棕絲性能

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)V帶用聚酯線繩的種類一般有硬聚酯線繩、軟聚酯線繩（分普通聚酯線繩和高模量低收縮聚酯線繩）、聚酯鋼化棕絲線繩。由于硬聚酯線繩成本高，一般普通V帶采用材料成本差不多的聚酯線繩和聚酯鋼化棕絲線繩作為骨架材料。聚酯鋼化棕絲是一種新型V帶骨架材料，具有與橡膠黏合性能特別高、定負(fù)荷伸長(zhǎng)小模量高、熱收縮低的特點(diǎn)，用來(lái)做V帶的強(qiáng)力層骨架材料，疲勞效果也不錯(cuò)，極符合V帶骨架材料的要求。聚酯鋼化棕絲與聚酯線繩的物理性能對(duì)比如表1。

表1 聚酯鋼化棕絲與聚酯線繩物理性能對(duì)比

從表1可以看到聚酯鋼化棕絲具有定負(fù)荷伸長(zhǎng)小，模量高，黏合強(qiáng)度優(yōu)異，作為V帶骨架材料與聚酯線繩比較有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.2V帶底膠膠料主體材料

目前普通V帶底膠主體材料大多采用天然橡膠（NR）/丁苯橡膠（SBR）并用，該底膠生熱高、生熱速度快，模量穩(wěn)定性差，用于高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩會(huì)極易導(dǎo)致線繩脫層和底膠斷裂，這樣就不能體現(xiàn)應(yīng)用聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，本工作采用彈性和耐疲勞性能較好、生熱較低的順丁橡膠（BR）與NR并用作為底膠的主體材料，并將原來(lái)采用普通線繩作為骨架材料時(shí)的底膠硬度82度提高到85度與高模量線繩相匹配。鑒于BR的加工性能和抗撕裂性能較差，添加補(bǔ)強(qiáng)劑和抗撕裂樹(shù)脂來(lái)彌補(bǔ)其不足。不同主體材料的V帶底膠和成品性能對(duì)比見(jiàn)表2。

表2　不同主體材料的V帶底膠和成品性能對(duì)比

從表2可以看出：與主體材料為NR/SBR（并用比70/30）的底膠相比，主體材料為NR/BR（并用比70/30）的底膠的硬度、定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度基本相當(dāng)，生熱低，彈性、黏合性能和耐疲勞性能好，有利于提高底膠動(dòng)態(tài)疲勞性能，延長(zhǎng)了V帶的疲勞壽命，提升了V帶質(zhì)量水平。

2.3V帶底膠膠料配方中的助硫化體系

為了提高V帶底膠的模量穩(wěn)定性和耐疲勞性能，硫化體系采用耐疲勞硫化體系[硫黃/促進(jìn)劑DM/CZ并用（并用比2/1/2）]。為克服NR耐熱性差和易硫化返原的問(wèn)題，在助硫化體系中適量加一些抗硫化返原劑。不同助硫化體系的V帶底膠和成品性能對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 不同助硫化體系的V帶底膠性能對(duì)比

從表3可以看出，5種助硫化體系膠料的線繩黏合強(qiáng)度基本相當(dāng)，添加抗硫化返原劑的3種膠料耐疲勞性能較好。綜合來(lái)看，偶聯(lián)劑Si69/抗硫化返原劑TDB680/苯甲酸并用（并用比1/0.5/2）助硫化體系膠料的黏合性能和耐疲勞性能較好，使用壽命較長(zhǎng)，成型工藝性能較好，成本適中，是優(yōu)選的助硫化體系。

2.4V帶底膠膠料配方中的補(bǔ)強(qiáng)體系

補(bǔ)強(qiáng)體系對(duì)V帶底膠的性能非常重要。普通V帶底膠的補(bǔ)強(qiáng)體系多采用炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66并用。為提高V帶底膠的性能，本工作采用彈性好、生熱低、拉伸性能好的炭黑品種（炭黑N774和N550），并適當(dāng)并用兼具補(bǔ)強(qiáng)性能和提高彈性的硅粉B-66和無(wú)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑JC-069，以優(yōu)化V帶底膠的性能。不同補(bǔ)強(qiáng)體系的V帶底膠性能對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 不同補(bǔ)強(qiáng)體系的V帶底膠性能對(duì)比

從表4可以看出：與炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66補(bǔ)強(qiáng)體系的膠料相比，炭黑N774/炭黑N550/硅粉B-66/無(wú)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑JC-069補(bǔ)強(qiáng)體系的膠料定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和彈性提高，生熱較低，粘合性能和耐疲勞性能更好。

2.5V帶底膠配方中的耐疲勞和抗撕裂助劑

V帶底膠的耐疲勞和抗斷裂性能非常重要，本工作在底膠配方中添加耐疲勞和抗撕裂助劑。耐疲勞體系由耐疲勞劑HG-90、耐動(dòng)態(tài)粘合疲勞劑LP-600和防老劑H組成，抗撕裂助劑為抗撕裂樹(shù)脂HR-801。耐疲勞和抗撕裂助劑對(duì)V帶底膠和成品性能的影響見(jiàn)表5。

表5 耐疲勞和抗撕裂助劑對(duì)V帶底膠和成品性能的影響

從表5可以看出：與未添加耐疲勞和抗撕裂助劑的膠料相比，添加耐疲勞和抗撕裂助劑的膠料耐疲勞性能和黏合性能顯著提高，有利于提高V帶耐疲勞和抗斷裂性能。

2.6 V帶伸緩層膠料配方中的動(dòng)態(tài)粘合體系：V帶伸緩層膠料配方中的黏合體系相當(dāng)重要，對(duì)

V帶骨架材料聚酯鋼化棕絲線繩動(dòng)態(tài)粘合性能具有決定作用。最早采用間甲白體系，由于成本高和工藝上的原因，現(xiàn)在一般采用直接加一種或幾種黏合劑。黏合劑的質(zhì)量參差不齊，其軟化點(diǎn)是對(duì)粘合工藝水平和提高線繩動(dòng)態(tài)粘合以保證V帶有較高疲勞壽命的重要指標(biāo)。用四種軟化點(diǎn)不同的安徽利普的產(chǎn)品KMR超級(jí)增粘樹(shù)脂作為粘合劑，在V帶伸緩膠的膠料基本配方中各加入3份，做出的膠料和V帶性能測(cè)試結(jié)果如表6所示。

表6　添加不同軟化點(diǎn)黏合樹(shù)脂的膠料和V帶性能測(cè)試結(jié)果

V帶伸緩膠配方：NR∶SBR∶BR=100; 促進(jìn)劑和活性劑：15; 防老劑：4.0; 炭黑：80; 白炭黑：10； 苯甲酸：2；硅69∶ 1；TDB680：1；古馬?。?；KMR；6；硅粉：50；芳烴油：5; JC-069: 10，總計(jì)：284。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，黏合劑的軟化點(diǎn)由低到高的變化，對(duì)V帶的工藝和質(zhì)量有一定的影響，提高了動(dòng)態(tài)黏合性能。采用軟化點(diǎn)較高的黏合劑對(duì)提高V帶的工藝性和粘合性以及提高抗疲勞效果起到了一定的作用。

原配方中黏合體系古馬龍?jiān)鲳ばЧ屠匣阅懿?，不能滿足動(dòng)態(tài)黏合要求。現(xiàn)在采用添加動(dòng)態(tài)粘合劑LP-600，加強(qiáng)V帶疲勞過(guò)程中伸緩膠與聚酯線繩的動(dòng)態(tài)黏合性能。依V帶伸緩膠配方為基礎(chǔ)，添加不同份數(shù)的動(dòng)態(tài)粘合劑LP-600,其余配方材料不變，制備相應(yīng)的膠料和V帶產(chǎn)品（為V帶性能試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)方便，取B型長(zhǎng)1600mm產(chǎn)品）。本工作是添加不同份數(shù)的動(dòng)態(tài)粘合劑LP-600的伸緩膠膠料性能和V帶成品性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比如表7。

表7 添加不同份數(shù)動(dòng)態(tài)黏合劑LP-600的膠料性能和V帶性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比

從表7可以看到隨動(dòng)態(tài)黏合劑試驗(yàn)用量增加，硬度降低，拉伸強(qiáng)度先增加后降低，伸長(zhǎng)率逐漸增加，膠料黏合性能增加，老化后的黏合性能逐漸穩(wěn)定。從綜合測(cè)試性能上看用量4份時(shí)較好。

2.7V帶包布膠膠料配方中的耐磨劑的選擇

進(jìn)一步提高V帶浸布膠膠料的耐磨性能，選擇添加石墨、二硫化鉬、JTH-315耐磨劑作比較，比較膠料的耐磨性能。添加三種耐磨劑的浸布膠膠料性能對(duì)比見(jiàn)表8。

表8 添加三種耐磨劑的浸布膠膠料性能對(duì)比

從表8可以看到添加耐磨劑JTH-315（3份）時(shí)，膠料拉伸強(qiáng)度、耐磨性能、彈性優(yōu)于石墨和二硫化鉬，可能是石墨和二硫化鉬與橡膠相溶性差些。

通過(guò)對(duì)V帶底膠，伸緩膠，浸布膠三種膠料配方的改善，提升了聚酯鋼化棕絲作為V帶骨架材料應(yīng)用效果。原來(lái)用普通聚酯線繩的V帶測(cè)試性能和配方改善后應(yīng)用鋼化棕絲作為骨架材料的V帶性能對(duì)比如表9。

表9 普通聚酯線繩的V帶性能和改善后聚酯鋼化棕絲的V帶性能對(duì)比

從表9中可以看到使用改善底膠，伸緩膠，浸布膠配方的聚酯鋼化線繩的V帶技術(shù)性能優(yōu)異，提升了鋼化棕絲在V帶的應(yīng)用效果。

2.8V帶生產(chǎn)工藝影響因素

在所接觸到進(jìn)口V帶的測(cè)試中，不僅是質(zhì)量好，特別是質(zhì)量穩(wěn)定性高。國(guó)產(chǎn)的V帶有時(shí)質(zhì)量能達(dá)到進(jìn)口V帶的水平，但穩(wěn)定性不好。這是國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口V帶的明顯差距。為了提升國(guó)產(chǎn)的質(zhì)量水平，必須在提高質(zhì)量穩(wěn)定性上下功夫。在實(shí)際工作中體會(huì)到，在各種原材料質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，保證制作工藝是決定V帶質(zhì)量穩(wěn)定的重要因素。工藝管理控制水平標(biāo)志著廠家制作V帶的質(zhì)量水平。在生產(chǎn)過(guò)程中，工藝管理控制如出現(xiàn)問(wèn)題，直接影響V帶的質(zhì)量和質(zhì)量的穩(wěn)定程度。所以提高工藝管理控制水平應(yīng)該是V帶廠家提高和穩(wěn)定質(zhì)量的重要目標(biāo)。工藝控制的要點(diǎn)如下表10。

表10 工藝控制要點(diǎn)

把V帶生產(chǎn)工藝管理控制提高到較高的水平，國(guó)產(chǎn)V帶成品的質(zhì)量水平和穩(wěn)定性趕超進(jìn)口V帶的日子就指日可待了。

3　結(jié)束語(yǔ)

提升聚酯鋼化棕絲V帶的疲勞壽命的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)如下：采用模量高、低收縮、黏合好、質(zhì)量穩(wěn)定的高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩作為V帶的骨架強(qiáng)力材料；V帶底膠配方設(shè)計(jì)采用橡膠并用；加些偶聯(lián)劑SI69和抗硫化還原劑TDB680及苯甲酸作為助硫化體系；采用彈性好、升熱低的炭黑和無(wú)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑優(yōu)化底膠性能；V帶伸緩層膠料用軟化點(diǎn)高的超級(jí)增粘樹(shù)脂和動(dòng)態(tài)粘合劑LP-600作為粘合劑增強(qiáng)V帶動(dòng)態(tài)疲勞粘合性能：V帶包布膠膠料中添加耐磨劑提高V帶的耐磨性能降低升熱；在V帶生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)工藝管理控制保證V帶質(zhì)量穩(wěn)定性能。

（R-01）

（R-01）

軟控與諸城市實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略合作

2016年4月21日，軟控與諸城市舉行戰(zhàn)略合作簽約儀式，精工公司正式落戶諸城。諸城市委書(shū)記李峰，市委副書(shū)記、市長(zhǎng)劉峰梅等領(lǐng)導(dǎo)及軟控董事長(zhǎng)袁仲雪，副總裁龍進(jìn)軍、魯麗娜，精工公司總經(jīng)理周傳海等出席。

李峰指出，軟控是國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，擁有行業(yè)最優(yōu)的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)、精英研發(fā)團(tuán)隊(duì)和標(biāo)志性科研成果。這次戰(zhàn)略合作不僅有利于諸城拉長(zhǎng)補(bǔ)齊汽車產(chǎn)業(yè)鏈條，而且可以借助軟控強(qiáng)大的科研力量，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)向中高端轉(zhuǎn)型，加快建設(shè)“綠色動(dòng)力之城”。市委市政府將把軟控精工項(xiàng)目作為全市重點(diǎn)項(xiàng)目，集中優(yōu)勢(shì)資源，全力予以支持。各有關(guān)部門要主動(dòng)對(duì)接，以務(wù)實(shí)高效的作風(fēng)，搞好協(xié)調(diào)服務(wù)，確保項(xiàng)目早日建成運(yùn)營(yíng)。

袁仲雪在致辭中表示，精工公司落戶諸城是軟控集團(tuán)的戰(zhàn)略布局。選擇諸城是一個(gè)正確的決策，諸城歷史悠久，人才濟(jì)濟(jì)，特別是輪胎行業(yè)所需的“匠才”資源豐富，希望雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步拓展合作空間，為山東輪胎行業(yè)的做大做強(qiáng)貢獻(xiàn)力量。袁仲雪進(jìn)一步表示，諸城文化底蘊(yùn)豐富，也希望軟控文化在這里可以更好地發(fā)展、完善。軟控將立足技術(shù)、人才和資金等方面的優(yōu)勢(shì)，全力搞好項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，為推動(dòng)諸城經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

當(dāng)日分別簽訂了《諸城市人民政府與軟控股份有限公司戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》和《軟控精工項(xiàng)目建設(shè)框架協(xié)議》。簽約儀式結(jié)束后，與會(huì)人員參觀了軟控精工項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)。

摘編自“軟控”

（R-01）

Research on increasing the polyester rigid palm fi ber frame material used in V-belt

Research on increasing the polyester rigid palm fi ber frame material used in V-belt

Liu Shiduo1，Chen Yun2
(1.Xinji Jin Hao Rubber Co., Ltd., Xinji 052360, Hebei, China; 2. Belt Rubber and Plastic Products Co., Ltd., Danyang 212353,Jiangsu, China)

By using high modulus and low shrinkage polyester rigid palm fi ber as the V-belt frame strength layer material to improve the performance of V-belt: using vulcanization system which can improve glue heat resistance and the stability of the modulus in bottom sizing matching with the performance of high modulus polyester rigid palm fi ber; added the anti-fatigue agent and tensile fatigue resistance of anti-fatigue system to improve the anti-fatigue and fracture resistance performance of V-belt; added dynamic bonding system to increase dynamic bonding performance of polyester rigid palm fi ber in the process of using V-belt ; added Wear-resisting agent in the V-belt to promote and refl ect the excellent technical performanceuse with high modulus and low shrinkage polyester rigid palm fi ber frame material; strengthen the process management control to ensure the quality of the V-belt stable performance in the process of V-belt production, and embodied technology advantage in the application of polyester rigid palm fi ber .

high modulus; Low shrinkage; rigid; palm fi ber; frame material; dynamic fatigue agent; antifatigue

TQ336.2

1009-797X(2016)11-0059-06

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.016

劉士鐸（1964-），高級(jí)工程師，在河北省辛集市金昊橡膠有限公司從事配方設(shè)計(jì)，工藝管理，產(chǎn)品測(cè)試工作。

2015-12-01